Capa: Foto panorâmica do Corcovado e Pão de Açúcar escolhida como cartão postal e um dos ícones do
31º. Congresso Geológic...
SERVIÇO GEOLÓGICO DO BRASIL-CPRM
AGAMENON DANTAS Diretor Presidente
MANOEL BARRETO Diretor de Geologia e Recursos Minerais...
Copyright © 2006

Impresso no Brasil
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APRESENTAÇÃO DA DIRETORIA
Uma das interfaces mais reconhecidas dos Serviços Geológicos de todos os países, com a sociedade...
PREFÁCIO
O sucesso da rotina de datações radiométricas -, como suporte aos programas de cartografia básica de
alcance naci...
PREFACE
The success of radiometric dating activities as support to the basic geological mapping program of the
Geologicall...
AGRADECIMENTOS
O autor agradece a colaboração de dezenas de colegas de quase todas as unidades regionais do SGB,
pelo indi...
SUMÁRIO
APRESENTAÇÃO
NOTA DE EDIÇÃO
CAPÍTULO I: GUIA DE PROCEDIMENTOS DO SERVIÇO GEOLÓGICO DO BRASIL PARA AMOSTRAGEM COM
F...
3.2 Granodiorito sincolisional tipo-I/S, Darling (Batólito Darling)..........................................................
LISTAGEM DAS ILUSTRAÇÕES
(CAPÍTULO I)
1.1 Ilustração de amostragem e acondicionamento........................................
Figs. 2.6.1c Concórdia Wetherill do gnaisse tonalítico do Complexo Pinheiro Machado..........................................
Fig. 4.7c Amostra de fácies homogênea, foliada do Granito Salto da Divisa....................................................
Fig. 7.5c Concórdia Wetherill do granulito enderbítico do Ramo Costeiro do CBO, Fazenda Tupinambá...........101
Fig. 7.6a ...
Luiz Carlos da Silva

CAPÍTULO I
GUIA DE PROCEDIMENTOS DO SERVIÇO GEOLÓGICO DO BRASIL
PARA AMOSTRAGEM COM FINALIDADE GEOCR...
Geocronologia aplicada ao mapeamento regional, com ênfase na técnica U-Pb SHRIMP e ilustrada com estudos de casos
brasilei...
Luiz Carlos da Silva

Como a associação envolve diversos componentes
não necessariamente co-genéticos, o seu processo
gera...
Geocronologia aplicada ao mapeamento regional, com ênfase na técnica U-Pb SHRIMP e ilustrada com estudos de casos
brasilei...
Luiz Carlos da Silva

CAPÍTULO II
PARA CADA PROBLEMA GEOLÓGICO, O MÉTODO E TÉCNICA
MAIS ADEQUADOS

ais geológicos passívei...
Geocronologia aplicada ao mapeamento regional, com ênfase na técnica U-Pb SHRIMP e ilustrada com estudos de casos
brasilei...
Luiz Carlos da Silva

Pb iguais e podem representar um sistema isotópico
fechado e, por essa razão, são chamadas de concor...
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Geocronologia aplicada ao mapeamento regional cprm

  1. 1. Capa: Foto panorâmica do Corcovado e Pão de Açúcar escolhida como cartão postal e um dos ícones do 31º. Congresso Geológico Internacional realizado no Rio de Janeiro em agosto de 2000. O cartão postal destacava as datações U-Pb de alta precisão obtidas pela técnica SHRIMP (ver Capítulo III, Item 4.3) nos dois monumentos geológicos. A menção às idades constam também da Placa Comemorativa ao reconhecimento do Pão de Açúcar como patrimônio geológico internacional, que foi inaugurada (in loco), mesma ocasião, pela União Internacional das Ciências Geológicas (IUGS/UNESCO). (Foto Ary Bassous/ TYBA)
  2. 2. SERVIÇO GEOLÓGICO DO BRASIL-CPRM AGAMENON DANTAS Diretor Presidente MANOEL BARRETO Diretor de Geologia e Recursos Minerais JOSÉ RIBEIRO MENDES Diretor de Hidrologia e Recursos Hídricos FERNANDO PEREIRA DE CARVALHO Diretor de Relações Institucionais ÁLVARO ALENCAR Diretor de Administração e Finanças PUBLICAÇÕES ESPECIAIS DO SERVIÇO GEOLÓGICO DO BRASIL Número 1, Setembro de 2006 (versão Beta) GEOCRONOLOGIA APLICADA AO MAPEAMENTO REGIONAL, COM ÊNFASE NA TÉCNICA U-Pb SHRIMP E ILUSTRADA COM ESTUDOS DE CASOS BRASILEIROS Por: Luiz Carlos da Silva Brasília, Setembro de 2006 MINISTÉRIO DE MINAS E ENERGIA - MME SECRETARIA DE GEOLOGIA MINERAÇÃO E TRANSFORMAÇÃO MINERAL -SME
  3. 3. Copyright © 2006 Impresso no Brasil Direitos exclusivos para esta edição: Serviço Geológico do Brasil – CPRM. Todos os direitos reservados. Nenhuma parte desta publicação poderá ser reproduzida por qualquer meio sem a autorização da CPRM. O texto foi elaborado para uso interno dos técnicos responsáveis pelo mapeamento básico do SBG e para outros interessados no assunto. Como essa versão em fase de correção (Beta) foi disponibilizada na internete, para interessados externos, devem ter conhecimento que parte da publicação poderá ser alterada em futuras edições, não cabendo ao autor ou ao SGB, qualquer responsabilidade advinda do uso por terceiros dessa edição. Sugestões e críticas devem ser encaminhadas autor no endereço: luizcarlos@df.cprm.gov.br . PUBLICAÇÕES ESPECIAIS DO SERVIÇO GEOLÓGICO DO BRASIL Número 1, Setembro de 2006 (versão Beta) GEOCRONOLOGIA APLICADA AO MAPEAMENTO REGIONAL, COM ÊNFASE NA TÉCNICA U-Pb SHRIMP E ILUSTRADA COM ESTUDOS DE CASOS BRASILEIROS Por: Luiz Carlos da Silva NOTAS - ORIENTAÇÃO E USO O Texto está disponível em arquivo pdf . Para assegurar maior rapidez de impressão (devido ao tamanho do arquivo) é aconselhável executar o download prévio e utilizar de uma impressora colorida com memória de armazenamento mínima de 32 mb e qualidade de impressão igual ou superior a 600 dpi. Silva, Luiz Carlos da. Geocronologia aplicada ao mapeamento regional, com ênfase na técnica U-Pb SHRIMP e ilustrada com estudos de casos brasileiros / Luiz Carlos da Silva - Brasília : CPRM, 2006. 134 p. ; 30 cm. - (Publicações Especiais do Serviço Geológico do Brasil; 1) 1. Geocronologia. 2. U-Pb SHRIMP. 3. Estudos de casos-Brasil. I. CPRM - Serviço Geológico do Brasil. II. Título CDD 551.701 ISBN 85-7499-016-7 Citação: O Texto deve ser citado da seguinte forma: SILVA, Luiz Carlos da. 2006. Geocronologia aplicada ao mapeamento regional, com ênfase na técnica U-Pb SHRIMP e ilustrada com estudos de casos brasileiros.Brasília: CPRM,150 p. (Publicações Especiais do Serviço Geológico do Brasil; 1) Disponível em: < www.cprm.gov.br > Inserir data de acesso: dia/mês/ano I
  4. 4. APRESENTAÇÃO DA DIRETORIA Uma das interfaces mais reconhecidas dos Serviços Geológicos de todos os países, com a sociedade são suas publicações especializadas. Ao levarem ao público externo dados, informações e notícias de seus trabalhos e pesquisas, esses órgãos não só dão retorno dos investimentos, como contribuem para o avanço geocientífico ou para as formulações políticas nas áreas dos “geonegócios”. Em relação ao Serviço Geológico do Brasil, o período de estagnação vivenciado nas duas últimas décadas, sobretudo na geração de novos levantamentos geológicos, acarretou também significativa queda na produção geocientífica voltada para os debates externos. Por isso, desde 2003, grande tem sido o esforço no sentido de reestruturar a área de divulgação da empresa, retomando sua linha de publicações especializadas, na esteira da revitalização institucional em curso. Em consonância com esse propósito, temos hoje, a grata satisfação de apresentar o primeiro número da Série Publicações Especiais do Serviço Geológico do Brasil. Essa série, sem periodicidade definida, tem como objetivo preencher uma lacuna entre as publicações técnicas internas da Casa e os artigos publicados em periódicos externos. Não se pretende estabelecer uma linha temática rígida, admitindo-se, em princípio, qualquer assunto, de nossa seara institucional, desde que indiscutivelmente de interesse da comunidade mínero-geológica, acadêmica ou mesmo da gestão pública setorial. Esse primeiro número, disponibilizado inicialmente em versão beta, apenas no sítio eletrônico do Serviço Geológico do Brasil (www.cprm.gov.br), inclui um guia de procedimentos para amostragem e critérios para escolha de métodos geocronológicos, aplicados ao mapeamento geológico regional, bem como um abrangente estudo de casos de aplicação sistemática U-Pb SHRIMP, em diversas províncias e terrenos précambrianos nacionais e no Cinturão Saldania, na África do Sul. A abordagem integrada de parte dos dados e o foco didático-metodológico aqui apresentado, constituem contribuição inédita do presente trabalho. Temos certeza de que este volume, originariamente direcionado para as equipes internas, especializadas em cartografia geológica, será de grande utilidade para a comunidade geocientífica brasileira, incluindo pesquisadores, professores e profissionais de mercado, especialistas ou não, em geocronologia, bem como estudantes de graduação e pós-graduação em geociências. Brasília, Setembro de 2006 Agamenon Dantas Diretor-Presidente Serviço Geológico do Brasil II
  5. 5. PREFÁCIO O sucesso da rotina de datações radiométricas -, como suporte aos programas de cartografia básica de alcance nacional do SGB -, depende da introdução de critérios e procedimentos de padronização nacional a serem implementados da seleção das unidades alvos à opção pelos métodos e técnicas mais apropriados. É evidente que a padronização deve incluir a fase crucial de estudos de campo e amostragem. O sucesso dessa rotina depende também da atualização e nivelamento dos conhecimentos de toda a equipe de geólogos envolvidos com o mapeamento, na interpretação e contextualização dos dados. Assim, o Capítulo I, é focado nesses procedimentos, definindo critérios-padrões relativos às questão fundamentais: como, quando, onde, e quanto amostrar, tendo em conta as especificidades dos métodos e técnicas mais utilizados em cartografia básica: U-Pb, Pb-Pb evaporação, bem como Sm-Nd? Atenção especial é dada aos procedimentos de amostragem em terrenos gnáissicos, especialmente ortognaisses bandados em zonas de alto”strain” e/ou alto grau, migmatitos I e S, seus produtos residuais e anatéticos. Protólito bandado, cuidado redobrado! Por outro lado, o conhecimento das principais vantagens, limitações, usos (e abusos) de cada um dos métodos e técnicas analíticas aplicáveis para cada problema específico por todos os geólogos participantes do mapeamento básico é, depois da (correta) amostragem, o passo mais importante para o sucesso de um programa geocronológico de abrangência nacional (Para cada problema geológico, o método e a técnica mais apropriado). Assim, o Capítulo II aborda os métodos e técnicas mais empregados em cartografia básica são aqui tratados com detalhe suficiente para um nivelamento inicial de todos participantes, em especial: i) A técnica “convencional (IDTIMS (Isotopic Dilution - Thermal Ionization Mass Spectrometre”); ii) ) A técnica SHRIMP (Sensitive High Resolution Ion Microprobe); iii) A técnica laser-ablation (LA-ICP-MS Inductively Coupled Plasma - Mass Spectrometre); iv) O método Pb-Pb evaporação); v) O método Sm-Nd). São enfocados os princípios elementares indispensáveis à boa leitura e interpretação dos dados analíticos, como tipos e significado de diagramas concórdias; a Média dos Quadrados dos Desvios Medidos ( MSWD) – e a distinção entre discórdias e errócronas; distinção entre precisão e acurácia e entre incertezas e erros analíticos; noções qeoquímica isotópica U-Th-Pb; interpretações qualitativas de imagens de zircão por catodoluminescência (CL) e elétrons retro-espalhados (BSE). São também abordados os fundamentos das técnicas SHRIMP e LA-ICP-MS e tabulados os parâmetros comparativos entre as performances analíticas TIMS x SHRIMP e SHRIMP x LA-ICP-MS. Além disso, são revistos os princípios básicos da técnica PbPb Evaporação e do método Sm-Nd, bem como suas aplicações em cartografia regional, com exemplos nacionais. O Capítulo III apresenta estudo de casos com o objetivo de fornecer às equipes de mapeamento regional do SGB uma visão crítica da aplicação da geocronologia U-Pb em diversos terrenos pré-cambrianos brasileiros, por meio de estudos U-Pb SHRIMP em zircões, bem como a comparação dessas análises com resultados previamente obtidos em parte desses terrenos, por meio da técnica TIMS ou Pb-Pb evaporação. A seleção de casos comentados foi baseada em populações de zircões morfologicamente complexas, para as quais as interpretações dos dados isotópicos e obtenção de idades consistentes são fortemente dependentes de imageamento por (catodoluminescência-CL) e elétrons retro-espalhados (BSE). Foram escolhidos os dados de 53 análises, selecionadas em um universo de mais de uma centena, visando proporcionar uma visão detalhada das complexidades e armadilhas analíticas e apresentar as soluções interpretativas assumidas pelo(s) autor(es). As 53 análises são provenientes de unidades geológicas chaves (principalmente ortognaisses e granitóides) dos cinturões neoproterozóicos Dom Feliciano, Araçuaí-Ribeira setentrional e Saldania (África do Sul); dos cinturões paleoproterozóicos margem oriental do Cráton do São Francisco (incluindo o Cinturão mineiro: complexos Mantiqueira, Juiz de Fora e Caparaó e o Cinturão Bahia Oriental); do embasamento arqueano retrabalhado do CSF (complexos Guanhães e Itabuna-Salvador-Curaçá), bem como do arqueano ao neoproterozóico da Província Borborema. Para proporcionar uma iniciação mais consistente aos interessados na “arte” da zirconologia, as 53 concórdias e suas interpretações são cotejadas com centenas de imagens de BSE e CL,devidamente descritas e interpretadas. São abordados, em especial, zircões com morfologias complexas incluindo sobrecrescimentos magmáticos (“melt-precipitated”); sobrecrescimentos metamórficos, “annealing” termo-tectônico, polimetamorfismo; núcleos herdados restíticos (fusão parcial e migmatitização); núcleos herdados assimilados, núcleos herdados detríticos, núcleo dentro de núcleo (“core-within-core”), texturas” bow tie” (gravata borboleta) and “soccer-ball” (bola de futebol), entre outras. III
  6. 6. PREFACE The success of radiometric dating activities as support to the basic geological mapping program of the Geologicall Survey of Brazil-, depends upon the establishment of standard procedures to be implemented from the selection of the targeted units, to the correct option fir the appropriate analytical methods and techniques. This, of course, must include the crucial phase of field studies and sampling. It also relies on the actualization and leveling of the skills of the entire team of geologists on the interpretation and contextualization of geochronological analyses. Chapter I is focused on these procedures and defines standardized criteria related to the fundamental questions: How, when, where, and how much rock volume must be collected for each method and technique currently used in basic geological mapping ? (namely: U-Pb, Pb-Pb evaporation and Sm-Nd). Special attention is drawn to the sampling procedures in gneissic terranes, namely banded orthogneisses, in high-strain and/or highgrade domains as well as I and S type migmatites and theirs anatectic and residuals products - folded protoliths, double attention! The knowledge of the main advantages, limitations, uses and abuses of each geochronological method and technique by all the geologists specialized in basic geological mapping is, after the correct sampling procedures, other crucial step to the success of any nationwide geochronological research project (To each geologic problem, the appropriate method and technique). Accordingly, in Chapter II the geocronological methods an techniques more useful as support to regional geological mapping are focused, in order to provide an initial leveling for all the geologists participating of the program; specially with respect to: i) “conventional” (ID-TIMS Isotopic Dilution - Thermal Ionization Mass Spectrometre”) technique; ii) SHRIMP (Sensitive High Resolution Ion Microprobe) technique; iii) laser-ablation (LA-ICP-MS Inductively Coupled Plasma - Mass Spectrometre) technique; iv) e Pb-Pb evaporation technique); v) Sm-Nd method). The fundamental principles to a good lecture and precise interpretationa of the analytical data are detailed as types and meaning of concordia diagrams; the Mean Squared Weighted Deviates parameter (MSWD) and the distinction between discordia and errorchron; distinction between precision and accuracy and between uncertainties and analytical errors; fundaments of U-Th-Pb isotopic geochemistry; quantitative interpretations of cathodoluminescence (CL) and backscattering (BSE) zircon images. The fundaments of the SHRIMP and LA-ICP-MS techniques as well of the comparative parameters of the analytical performances SHRIMP vs TIMS and SHRIMP vs LA-ICP-MS are discussed and tabulated. In addition, the basic principles of the Pb-Pb evaporation technique and the Sm-Nd method are reviewed and theirs major utilization in regional cartography are discussed and illustrated by Brazilian examples. Chapter III provides detailed comments on several case studies, in order to furnish to the team in charge of the regional mapping program of the SGB, a critical view of the employ of the U-Pb geochronology on several Brazilian Precambrian terranes by means of zircon U-Pb SHRIMP studies, as well as the comparison of these analyses with others results previously obtained in part of these terranes by TIMS ou Pb-Pb evaporation techniques. The selection of the commented cases was based on the presence of morphologically complex zircon populations which are strongly dependent on previous backscattering (BSE) and cathodoluminescence (CL) imaging, in order to reach reliable isotopic interpretations and precise ages. Fifty three out of more than 100 analyses were chosen with the purpose of provide a detailed view of the analytical complexities and tricks and present interpretative solutions favored by the author(s). The 53 analyses represent key geological units (chiefly orthogneisses and granitoids) ascribed to the Neoproterozoic belts from eastern Brazil(Dom Felciano, Northern Ribeira- Araçuaí) and from southwestern Africa ( Saldania, South Africa); from Paleoproterozoic belts from the eastern margin of the São Francisco Craton (Mineiro Belt: Mantiqueira, Juiz de Fora and Caparaó complexes, and the Eastern Bahia Belt); form the reworked Archean basement of the São Francisco Craton (Guanhães and Itabuna-Salvador-Curaçá complexes), as well as from Archean to Neoproterozoic belts from Borborema Province. To provide a consistent initiation to the most interested into the zirconology art, the 53 concordia diagrams and their interpretations are matched with hundreds of CL and BSE described and interpreted images. Zircons characterized by complex internal morphlogies as: magmatic (melt-precipitated) overgrowths, metamorphic overgrowths, thermo-tectonic annealing, polimetamorphism, inherited cores (restites) partial melting and migmatization), assimilated inherited cores, detrital inherited cores and crystals, core-within-core, bow-tie and soccer-ball textures, among others . IV
  7. 7. AGRADECIMENTOS O autor agradece a colaboração de dezenas de colegas de quase todas as unidades regionais do SGB, pelo indispensável apoio nos trabalhos de campo e nas contextualizações geológicas dos dados geocronológicos; todos, também colaboraram na execução de diversos trabalhos externos, publicado ao longo dos últimos 15 anos. Ao geól. Manoel Barretto, Diretor de Geologia e Recursos Minerais do SGB pelo efetivo apoio a esse trabalho. Ao geól. Marcelo Araújo, gerente de relações institucionais e desenvolvimento da Superintendência de Belo Horizonte pela edição da versão preliminar do texto, sob os cuidados da técnica Cláudia de Oliveira. Ao estagiário Guilherme Canedo pela revisão completa e atualização da versão preliminar. Á geól. Joseneusa Brilhante Rodriguez pelo apoio em diversas atividades relacionadas à geocronologia no âmbito do SGB. Ao Prof. Hardy Jost, pela paciente e minuciosa revisão da versão final. Aos professores Antônio Carlos Pedrosa Soares e Carlos Maurício Noce (UFMG), Márcio Pimentel (UnB) pela colaboração em diversos projetos de pesquisa suportados por agências externas (CNPq e FAPEMIG). Ao Serviço Geológico da África do Sul”, atual “Council for Geoscience” pelo apoio aos trabalhos de campo em laboratório no projeto de correlação dos cinturões brasiliano/pan-africanos do sul dos dois continentes. Ao Prof. Richard Armstrong da “Research School of Earth Sciences” da “Australian National University”, pela permissão para a publicação de diversas ilustrações didáticas utilizadas no texto. V
  8. 8. SUMÁRIO APRESENTAÇÃO NOTA DE EDIÇÃO CAPÍTULO I: GUIA DE PROCEDIMENTOS DO SERVIÇO GEOLÓGICO DO BRASIL PARA AMOSTRAGEM COM FINALIDADE GEOCRONOLÓGICA RESUMO.......................................................................................................................................................................................1 ABSTRACT...................................................................................................................................................................................1 1.Introdução................................................................................................................................................................................1 2. Como, quando, onde e quanto amostrar? .......................................................................................................................1 3. Precauções gerais na coleta.............................................................................................................................................2 3.1 Amostras para datação pelo método U-Pb....................................................................................................................2 3.2 Amostras para datação pelo método Sm-Nd ...............................................................................................................2 3.3 Protólito bandado, cuidado redobrado..........................................................................................................................2 3.3.1 Migmatitos I e S e seus produtos residuais e anatéticos .........................................................................................3 3.3.2 Ortognaisses bandados, especialmente TTGs em zonas de alto strain................................................................3 CAPÍTULO II: PARA CADA PROBLEMA GEOLÓGICO, O MÉTODO E A TÉCNICA MAIS ADEQUADOS RESUMO......................................................................................................................................................................................5 ABSTRACT..................................................................................................................................................................................5 1 Introdução...............................................................................................................................................................................5 2. O método U-Pb.....................................................................................................................................................................5 2.1 Entendendo melhor as análises U-Pb: Concórdia (discórdia) ..................................................................................6 2.2 MSWD e errócronas............................................................................................................................................................7 2.3 Número de análises (n) .....................................................................................................................................................8 2.4 Precisão, acurácia e incertezas analíticas...................................................................................................................8 2.5 Geoquímica isotópica U-Th-Pb.........................................................................................................................................9 2.6 Imageamento qualitativo por catodoluminescência (CL) e elétrons retro-espalhados (BSE)...........................10 2.7 Escolhendo a técnica adequada.................................................................................................................................10 2.7.1 A técnica ID-TIMS........................................................................................................................................................12 7.7.2 A técnica SHRIMP........................................................................................................................................................12 2.7.3 Estudo comparativo das performances analíticas TIMS x SHRIMP.....................................................................14 2.7.4 A técnica LA- ICP-MS..................................................................................................................................................17 2.7.5 Estudo comparativo das performances analítica, LA-ICP-MS x SHRIMP............................................................18 2.8 Considerações finais.......................................................................................................................................................20 3. O método Pb-Pb Evaporação ........................................................................................................................................21 4. O método Sm-Nd...............................................................................................................................................................22 4.1 Entendendo melhor as análises Sm-Nd.......................................................................................................................23 4.2 Principais aplicações (e restrições) das idades modelos e do parâmetro εNd em mapeamento regional........24 CAPÍTULO III: INTERPRETAÇÃO DE DADOS U-Pb SHRIMP APLICADOS AO MAPEAMENTO REGIONAL, POR MEIO DE ESTUDOS DE CASOS BRASILEIROS RESUMO....................................................................................................................................................................................29 ABSTRACT................................................................................................................................................................................29 1. Introdução............................................................................................................................................................................27 2 Herança e idades mistas em migmatitos, granitos e riolitos tipo I, S e A, em arco continental maturo brasiliano e seu embasamento: Orógeno Dom Feliciano.............................................................................................32 2.1 Contextualização geotectônica e implicações regionais das unidades datadas..................................................32 2.2 Granito pós-colisional tipo A2, Morro Cambirella (Granito Tabuleiro)......................................................................34 2.3 Ortomigmatito: granito/leucossoma anatético sincolisional tipo I e Granito pós-colisional tipo I, Pedreira do Caseca (Complexo Camboriú).............................................................................................................................................37 2.3.1 Granito Guabiruba, pós-colisional tipo I/S (Amostra 1/G3).....................................................................................37 2.3.2 Granito-gnáissico leucossômico, sincolisional (Amostra 1/G2).............................................................................38 2.4 Granito anatético/leucossoma pós-colisional tipo I-S (Complexo Águas Mornas)............................................40 2.5 Metagranito tipo I, Ponta do Cabeço/Corre Mar (Complexo Camboriú)................................................................42 2.6 Tonalito gnáissico paleossomático e granito anatético sincolisional tipo I, e tonalito gnáissico paleossomático, Pinheiro Machado (Complexo Pinheiro Machado)............................................................................................................44 2.6.1 Tonalito Gnáissico (Go)..................................................................................................................................................44 2.6.2 Granito anatético sincolisional (G1)..............................................................................................................................45 2.7 Granitóide sincolisional, tipo I, Paulo Lopes (Granito Paulo Lopes).......................................................................47 2.8 Metariolito, sincolisional? tipo S, Nova Trento..............................................................................................................48 2.9 Gnaisse tonalítico, Arroio Canhão (Embasamento do Batólito Pelotas).................................................................51 2.10 Tonalito gnáissico, Presidente Nereu (Embasamento do Grupo Brusque)..........................................................52 3 Granitos crustais tipo I/S e I, com discreta herança detrítica: Cinturão Saldania, África do Sul...................54 3.1 Contextualização geotectônica das unidades datadas..............................................................................................54 VI
  9. 9. 3.2 Granodiorito sincolisional tipo-I/S, Darling (Batólito Darling)..................................................................................54 3.3 Granito pós-colisional tipo I-caledoniano, Willem Nelsrivier (Plúton Robertson).................................................57 4. Granitos tipo I, S e A com discreta herança detrítica: Orógeno Araçuaí.............................................................59 4.1 Contextualização geotectônica e implicações regionais das unidades datadas...................................................59 4.2 Granodiorito pré-colisional I-cordilheirano, Pedro do Rio (Batólito Serra dos Órgãos)........................................62 4.3 Granitos sincolisionais tipo S (Suíte Rio de Janeiro)...................................................................................................63 4.3.1 Granito sincolisional tipo-S, Pão de Açúcar.............................................................................................................63 4.3.2 Granito sincolisional tipo-S (Granito Corcovado)....................................................................................................65 4.4 Granito sincolisional tipo-S, Nanuque...........................................................................................................................65 4.5 Granitóides sincolisinais tipo-I e –S, Governador Valadares...................................................................................66 4.5.1 Ortognaisse tonalitic sincolisional, tipo I (I)..............................................................................................................67 4.5.2 Ortognaisse granodiorítico sincolisional, tipo S (II)..................................................................................................69 4.6 Granito sincolisional tipo-C, Manhuaçu.........................................................................................................................71 4.7 Granito pré-orogênico tipo A-2, Salto da Divisa...........................................................................................................72 5 Metamorfismo de alto grau brasiliano (Cinturão Araçuaí) e herança arqueana e paleoproterozóica nos ortognaisses dos complexos Guanhães e Caparaó.........................................................................................................74 5.1 Contextualização geotectônica e implicações regionais das unidades datadas..................................................74 5.2 Trondhjemito gnáissico, São João Evangelista ........................................................................................................74 5.3 Trondhjemito gnáissico, Coluna (Complexo Guanhães)...........................................................................................75 5.4 Granulito charnockítico, Alto Caparaó (Complexo Caparaó)...................................................................................76 6 Polimetamorfismo em ortognaisses TTGs: Cinturão Mineiro e embasamento arqueano do CSF..................78 6.1 Contextualização geotectônica e implicações regionais das unidades datadas..................................................78 6.2 Ortognaisse tonalítico, Rio Pomba (Complexo Piedade)..........................................................................................80 6.3 Ortognaisse tonalítico, Ewbank da Câmara (Complexo Piedade)...........................................................................81 6.4 Ortognaisse tonalítico, Ponte Nova (Complexo Piedade).........................................................................................83 6.5 Metagranodiorito tipo I, São Tiago (Batólito Ritápolis)..............................................................................................85 6.6 Granulito enderbítico, Juiz de Fora (Segmento alóctone)..........................................................................................86 6.7 Gnaisse tonalítico, Lima Duarte (Segmento alóctone)..............................................................................................87 6.8 Ortognaisse tonalítico, Barbacena (Embasamento do CSF)..................................................................................89 7. Metamorfismo paleoproterozóico de alto grau e herança arqueana: Cinturão Bahia Oriental CBO.............91 7.1 Contextualização geotectônica e implicações regionais das unidades datadas..................................................91 7.2 Granulítico enderbítico, Salvador (Bloco Salvador-Ilhéus, Domínio Salvador)....................................................96 7.3 Granulito Charnockítico, Ilhéus (Bloco Salvador-Ilhéus, Domínio Ilhéus)..............................................................98 7.4 Enderbito sincolisional, Fazenda Terra Nova (Ramo Costeiro do arco magmático do CBO)..........................99 7.5 Enderbito granulítico, Fazenda Tupinambá (Ramo Costeiro do arco magmático do CBO)............................101 7.6 Granulito charnockítico, Conde (Ramo Costeiro do arco magmático do CBO)..................................................102 7.7 Gnaisse tonalítico, Eunápolis (Ramo Costeiro do arco magmático do CBO, Domínio NE do Cinturão Araçuaí)...................................................................................................................................................................................103 7.8 Granulito mangerítico, Riacho da Onça (Ramo Intracontinental do CBO / Batólitos pré-orogênicos de rifte continental)..............................................................................................................................................................................104 7.9 Granulito charnockítico, Cais (Domínio Curaçá)........................................................................................................105 7.10 Granulito enderbítico, Barragem de São José do Jacuípe (Domínio Curaçá)..................................................107 7.11 Ortognaisse granítico, Santa Maria da Boa Vista (Domínio Curaçá)...................................................................110 7.12 Granulito Enderbítico, Coaraci (Domínio Itabuna).................................................................................................111 7.13 Charnockito granulítico, Ipiaú (Domínio Itabuna)..................................................................................................111 7.14 Charnockito granulítico, Jitaúna (Domínio Jequié)................................................................................................114 7.15 Granodiorito gnáissico, Aporá (Bloco Serrinha)......................................................................................................114 8. Magmatismo e metamorfismo brasiliano em terrenos policíclicos da Província Borborema......................116 8.1.6.1 Contextualização geotectônica e implicações regionais das unidades datadas.........................................116 8.2 Granodiorito sincolisional (TTG) Sumé, Domínio Alto Moxotó................................................................................116 8.3 Granodiorito sincolisinal, Saboeiro, Domínio Ceará central..................................................................................118 Magmatismo paleoproterozóico retrabalhado no brasiliano........................................................................................119 8.4 Metatonalito Várzea Nova, Domínio Ceará Central.................................................................................................119 8.5 Granodiorito gnaisse, Várzea Alegre, Domínio Jaguaribeano..............................................................................120 8.6 Ortognaisse granodiorítico, Floresta/Belém do São Francisco,domínio Perenambuco-Alagoas Ocidental Magmatismo arqueano Retrabalhado...............................................................................................................................121 8.7 Tonalito gnáissico, Boa Viagem, Complexo Cruzeta, Bloco Tróia-Pedra Branca...............................................123 8.8 Tonalito gnáissico, Granjeiro, Domínio Ceará Central.............................................................................................124 9 Proveniência paloarqueana a neoproterozóica na bacia Cachoeirinha, Domínio Granjeiro..........................126 9.1 Metarenito, Lavras da Mangabeira (Domínio Granjeiro)..........................................................................................126 VII
  10. 10. LISTAGEM DAS ILUSTRAÇÕES (CAPÍTULO I) 1.1 Ilustração de amostragem e acondicionamento...........................................................................................................2 (CAPÍTULO II) Tabela II.1 Materiais passíveis de serem empregados em datações radiométricas pelos principais métodos/ técnicas.........................................................................................................................................................................................5 Fig. 2a Zircão policíclico do Complexo Caraíba, BA.........................................................................................................6 Fig. 2b Zircão policíclico do Gaisse Acasta (Canadá), a rocha mais antiga da Terra.................................................6 Fig. 2.1a Concórdia Wetherill...................................................................................................................................................7 Fig. 2.1b Concórdia Tera-Wasserburg..................................................................................................................................7 Fig. 2.4.1 Ilustração da diferença entre precisão e acurácia..............................................................................................8 Tabela II.2 Morfologia (BSE e CL), composições isotópicas e idades herdadas e de anatexia nos zircões dos granitóides/leucossomas do CDF .......................................................................................................................................11 Fig. 2.7a Zircões naturais......................................................................................................................................................12 Fig. 2.7b Zircões abradados (Krogh)..................................................................................................................................12 Fig. 2.7.2a Equipamento SHRIMP II....................................................................................................................................13 Fig. 2.7.2b Fluxograma de funcionamento do SHRIMP II................................................................................................14 Fig. 2.7.2c Ilustração esquemática do fluxo iônico primário e secundário..................................................................14 Fig. 2.7.2d Imagem de CL, com um pit SHRIMP e outro de LA-ICP-MS ......................................................................14 Tabela II.3 Performances comparativas entre as técnicas SHRIMP e ID-TIMS ........................................................15 Fig. 2.7.3a Imagems de CL em Granodiorito tipo S (Granodiorito Dalgety, Austrália)...............................................16 Fig. 2.7.3b Efeito herança em análise U-Pb TIMS em zircão do Granodiorito Dalgety............................................17 Fig. 2.7.3c Análise U-Pb TIMS em monazita e U-Pb SHRIMP em zircão do Granodiorito Dalgety........................17 Fig. 2.7.4a ICP-MS multicoletor Finnegan, modelo Neptune..........................................................................................19 Fig. 2.7.4b Equipamento microscópio acoplável com ablação a laser.........................................................................19 Fig. 2.7.4c Fluxograma de análise por ablação à laser..................................................................................................19 Fig. 2.7.4d Pits analíticos por ablação à laser ablation...................................................................................................19 Fig. 2.7.4e Análises por LA-ICP-MS cotejadas com análises SHRIMP .........................................................................20 Tabela II.4 Performances comparativas entre as técnicas SHRIMP e LA-ICP-MS....................................................20 Fig. 2.7.5a Sobrecrescimento diagenético de xenotima em zircão..............................................................................20 Fig. 2.8 A Terra Primitiva (> 4.0 Ga)......................................................................................................................................21 Fig. 3.1 Análise Pb-Pb de granitóides pós-colisionais.....................................................................................................22 Tabela II.5 Evolução crustal Sm-Nd nos granitóides orogênicos dos cinturões Saldania e Dom Feliciano....................................................................................................................................................................................25 Fig. 4.2.1a Idades modelo nos cinturões Saldania-Dom Feliciano...............................................................................25 Fig. 4.2.1b åNd Neodímio nos cinturões Saldania-Dom Feliciano..................................................................................25 (CAPÍTULO III) Tabela III.1 Síntese dos casos estudados e referência das fontes das datações U-Pb SHRIMP utilizadas..........29 Fig. 1.1 Os sistemas de orógenos brasilianos...................................................................................................................31 Fig. 2.1a Mapa geológico simplificado da Província Mantiqueira meridional..............................................................33 Fig. 2.1b Escala de tempo U-Pb para os eventos tectono-magmáticos no Orógeno Dom Feliciano (Baseado em Silva et al. 2005b)...........................................................................................................................................34 Fig. 2.2a Vista aérea da área central Batólito Florianópolis, com localização aproximada do local amostrado do Granito Tabuleiro (seta).................................................................................................................35 Figs. 2.2b, c,d,e,f,g Imagens CL e BSE de zircões representativos da amostra do Granito Tabuleiro...................35 Fig. 2.2h Concórdia Wetherill do Granito Tabuleiro...........................................................................................................36 Fig. 2.3a Vista geral do Complexo Camboriú, com localização aproximada do local amostrado (seta)..............37 Fig. 2.3b Afloramento amostrado, com detalhe da sucessão granítica do Complexo Camboriú............................37 Figs. 2.3.1a e b Imagens BSE de zircões da amostra do Granito Guabiruba ............................................................38 Figs. 2.3.1c Concórdia Wetherill do Granito Guabiruba...................................................................................................38 Fig. 2.3.1d Análise TIMS do Granito Guabiruba (Basei 2000).........................................................................................38 Fig 2.3.2a Representação esquemática da morfologia e assinatura geoquímica U-Th dos zircões do granito leucossômico do Complexo Camboriú............................................................................................................39 Fig. 2.3.2b Imagens CL e BSE dos zircões da amostra do granito leucossômico do Complexo Camboriú........39 Fig. 2.3.2c Concórdia Wetherill do granito leucossômico do Complexo Camboriú....................................................40 Fig. 2.3.2d Análise TIMS do granito leucossômico Complexo Camboriú (Babinski et al. 1997)............................40 Fig. 2.4a Afloramento amostrado com detalhes da sucessão granítica do Complexo Águas Mornas...................41 Figs. 2.4b,c,d Imagens CL e BSE dos zircões do granito leucossômico do Complexo Águas Mornas...............41 Figs. 2.4e,f,g,h Concórdia Wetherill do granito leucossômico do Complexo Águas Mornas....................................42 Fig. 2.5a Imagens CL dos zircões do metagranito, Ponta do Cabeço (Complexo Camboriú)..............................43 Fig. 2.5b Imagem CL amplificada do spot 4-1...................................................................................................................43 Fig. 2.5c Concórdia Wetherill do metagranito Pontado Cabeço (Complexo Camboriú)..........................................44 Fig. 2.5.d Análise TIMS do metagranito Ponta do Cabeço (Basei 2000).......................................................................44 Fig. 2.6 Afloramento amostrado com detalhes da sucessão granítica do Complexo Pinheiro Machado...............44 Figs. 2.6.1a,b Imagens CL e BSE dos zircões do gnaisse tonalítico (G0) do Complexo Pinheiro Machado..........45 VIII
  11. 11. Figs. 2.6.1c Concórdia Wetherill do gnaisse tonalítico do Complexo Pinheiro Machado..........................................45 Figs. 2.6.2a,b,c,d,e,f,g,h,i,j Imagens CL e BSE dos zircões do granito anatético (G1) do Complexo Pinheiro Machado....................................................................................................................................................................................46 Fig. 2.6.2k Concórdia Wetherill do granito anatético do Complexo Pinheiro Machado.............................................46 Fig. 2.6.2l Análise TIMS do granito anatético do Complexo Pinheiro Machado (Babinski et al. 1997)....................46 Figs. 2.7a,b,c Imagens CL dos zircões do Granito Paulo Lopes.................................................................................47 Fig. 2.7d Concórdia Wetherill do Granito Paulo Lopes....................................................................................................48 Fig. 2.7e Análise TIMS do Granito Paulo Lopes (Basei, 2000)........................................................................................48 Figs. 2.8a,b,c,d,e Imagens CL e BSE representativas dos zircões do riolito do Grupo Brusque...........................49 Figs. 2.8f Concórdia Wetherill expandida do riolito..........................................................................................................49 Fig. 2.8g Detalhe da Concórdia Wetherill do riolito...........................................................................................................49 Tabela III. 2 Morfologia (BSE e CL), composição isotópicas e idades herdadas e de anatexia nos zircões dos granitóides/leucossomas do CDF........................................................................................................................................50 Figs. 2.9a,b,c,d,e,f Imagens BSE e CL representativas dos zircões do gnaisse tonalítico, Arroio Canhão.........51 Fig. 2.9g Concórdia Wetherill expandida do gnaisse tonalítico, Arroio Canhão.........................................................52 Fig. 2.9h Detalhe da Concórdia Wetherill do do gnaisse tonalítico, Arroio Canhão...................................................52 Figs. 2.10a,b,c,d,e,f Imagens BSE e CL representativas dos zircões do tonalito gnáissico, Presidente Nereu.........................................................................................................................................................................................53 Figs. 2.10g Concórdia Wetherill do tonalito gnáissico, Presidente Nereu....................................................................53 Figs. 3.1 Reconstituição do segmento SW do Supercontinente Gondwana há ~ 550 Ma..........................................54 Fig. 3.2a Afloramento do Granodiorito Darling (Cinturão Saldania)...............................................................................55 Figs. 3.2b,c,d,e,f,g Imagens CL e BSE dos zircões do Granodiorito Darling (Batólito Darling)...............................56 Fig. 3.2h Concórdia Wetherill do granodiorito Darling (Batólito Darling).......................................................................57 Fig. 3.2i Afloramento de metagrauvaca do Grupo Malmesburg parcialmente fundida, praia Sea Point, cidade do Cabo.......................................................................................................................................................................57 Fig. 3.2j Imagem CL de zircão do granito anatético de Sea Point (Cortesia de Richard Armstrong)....................57 Fig. 3.3a Afloramento do Granito Willem Nelsrivier (Plúton Robertson).......................................................................57 Figs. 3.3b,c Imagens CL e BSE de zircões do granito Willem Nelsrivier (Plúton Robertson)...................................58 Fig. 3.3d Concórdia Wetherill do granito Willem Nelsrivier (Plúton Robertson)...........................................................58 Fig. 4.1a Esboço Tectono-geológico do segmento oriental do CSF em MG e do segmento setentrional da Província Mantiqueira/Orógeno Araçuaí (Silva et al. 2005b,c)..................................................................................60 Fig. 4.1b Escala de tempo U-Pb para os eventos tectono-magmáticos no Orógeno Araçuaí..................................61 Tabela III.3 Repartição petrotectônica da granitogênese no Orógeno Araçuaí, baseada em idades (U-Pb)...................................................................................................................................................61 Fig. 4.2a Imagem BSE de zircão do Granodiorito Pedro do Rio (Batólito Serra dos Órgãos)................................62 Fig. 4.2b Concórdia Wetherill do Granodiorito Pedro do Rio..........................................................................................62 Fig. 4.2c Análise TIMS de tonalito do Batólito Serra dos Órgãos (Tupinambá 1999).................................................62 Fig. 4.3a Vista panorâmica dos plútons Pão de Açúcar e Corcovado...........................................................................63 Fig. 4.3b Detalhe da fácies megaporfirítica do Granito Pão de Açúcar. Foto tirada na entrada do edifício sede do SGB, na Urca ........................................................................................................................................63 Figs. 4.3.1a,b Imagens CL e BSE de zircão do Granito Pão de Açúcar......................................................................64 Fig. 4.3.1c Concórdia Wetherill do Granito Pão de Açúcar..............................................................................................64 Fig. 4.3.1d Análise TIMS do Granito Pão de Açúcar (Heilbron & Machado 2003).......................................................64 Fig. 4.3.2a Imagem BSE de zircão do Granito Corcovado............................................................................................65 Fig. 4.3.2b Concórdia Wetherill do Granito Corcovado....................................................................................................65 Fig. 4.4a Afloramento do fácies regional do Granito Nanuque (G3)...............................................................................66 Fig. 4.4b Afloramento da fase leucogranítica intrusiva (G4).............................................................................................66 Fig. 4.4c Imagens CL de zircões do Granito Nanuque.....................................................................................................66 Fig. 4.4d Concórdia Tera-Wesserburg do Granito Nanuque............................................................................................66 Fig. 4.5.1a Fotomontagem em corte na rodovia BR xxx mostrando uma estrutura duplex na frente de empurrões Governador Valadares. Gnaisse blastomilonítico tonalítico (Gtn) e restos de granada paragnaisse.....................68 Fig. 4.5.1b Detalhes dos indicadores cinemáticos e do local da amostragem............................................................68 Fig. 4.5.1c Imagens CL de zircões do gnaisse tonalítico (Gtn).......................................................................................69 Fig. 4.5.1d Concórdia Wetherill do gnaisse tonalítico (Gtn).............................................................................................69 Fig. 4.5.2a Corte em Rodovia mostrando a frente de empurrões Governador Valadares constituída por ortognaisses blastomiloníticos de composição tonalítica (Gtn) e granodioritica (Ggd)..............................................70 Figa 4.5.2b,c Detalhe do bandamento composicional dos gnaisses tonalíticos (Gtn) e granodiorítico (Gdt), Mostrando o local de coleta do Ggd.....................................................................................................................................70 Fig. 4.5.2d Imagens CL de zircões do gnaisse granodiorítico (Ggd)...........................................................................70 Fig. 4.5.2e Concórdia Wetherill expandida do gnaisse granodiorítico (Ggd)................................................................71 Fig. 4.5.2f Detalhe da Concórdia Wetherill do gnaisse granodiorítico (Ggd)................................................................71 Fig. 4.6a Foto da amostra datada do charnokito................................................................................................................71 Fig. 4.6b Imagens CL de zircões do Charnockito Manhuaçu.........................................................................................72 Fig. 4.6c Concórdia Tera-Wasserburg do Charnockito Manhuaçu ................................................................................72 Fig. 4.7a Exposição da fácies deformada (bandada) do Granito Salto da Divisa, intrudido por diques máficos (dk).............................................................................................................................................................................................72 Fig. 4.7b Detalhe do afloramento amostrado do Granito Salto da Divisa.....................................................................73 IX
  12. 12. Fig. 4.7c Amostra de fácies homogênea, foliada do Granito Salto da Divisa...............................................................73 Fig. 4.7d Fotomicrografia da fácies homogênea do Granito Salto da Divisa................................................................73 Fig. 4.7e Imagens CL de zircões do Granito Salto da Divisa..........................................................................................73 Fig. 4.7f Concórdia Tera-Wasserburg do Granito Salto da Divisa...................................................................................73 Fig. 5.2a Exposição do gnaisse TTG (G1) com abundante fundidos anatéticos (G2) e restos de anfibolitos, São João Evangelista (Complexo Guanhães)..................................................................................................................74 Fig. 5.2b Imagens CL de zircões do trondhjemito gnáissico, São João Evangelista................................................75 Fig. 5.2c Concórdia Wetherill do trondhjemito gnáissico, São João Evangelista.......................................................75 Fig. 5.3a Amostra do trondhjemito gnáissico, Coluna (Complexo Guanhães)...........................................................75 Fig. 5.3b Imagem CL de zircão do trondhjemito gnáissico, Coluna.............................................................................76 Fig. 5.3c Concórdia Wetherill do trondhjemito gnáissico, Coluna...................................................................................76 Fig. 5.4a Amostra do granulito charnockítico, Alto Caparaó (Complexo Caparaó)...................................................76 Figs. 5.4b,c,d Imagens CL de zircões do granulito charnockítico, Alto Caparaó......................................................77 Fig. 5.4e Concórdia Wetherill do granulito charnockítico, Alto Caparaó (núcleos paleoproterozóicos).................77 Fig.5.4f Concórdia Tera-Wasserbug do granulito charnockítico, Alto Caparaó (sobrecrescimentos metamórficos).........................................................................................................................................................................77 Fig. 6.1a Escala de tempo U-Pb para os eventos tectono-magmáticos no Cinturão Mineiro, comparada à evolução na margemoriental do CSF no Cinturão Bahia Oriental (CBO)..................................................................79 Fig. 6.1b Escala de tempo U-Pb para a sobreposição do eventos metamórfico do Cinturão Araçuaí no Cinturão Mineiro.................................................................................................................................................................79 Fig. 6.2a Exposição de gnaisse tonalítico com abundante fundidos anatéticos de composição charnockítica e restos de anfibolitos, Rio Pomba (Complexo Piedade)......................................................................80 Fig. 6.2b,c Imagens CL de zircões do gnaisse tonalítico, Rio Pomba..........................................................................80 Fig. 6.2.d Concórdia Wetherill expandida do gnaisse tonalítico, Rio Pomba...............................................................80 Fig. 6.2e Detalhe da Concórdia Wetherill do gnaisse do gnaisse tonalítico, Rio Pomba...........................................80 Fig. 6.3a Exposição do gnaisse tonalítico fortemente deformado, Ewbank da Câmara (Complexo Piedade)......81 Fig. 6.3b Amostra datada do gnaisse tonalítico, Ewbank da Câmara...........................................................................81 Figs. 6.3c,d Zircões do gnaisse tonalítico, Ewbank da Câmara......................................................................................82 Fig. 6.3e Imagens CL de zircões do gnaisse tonalítico, Ewbank da Câmara............................................................82 Fig. 6.3f Concórdia Wetherill do gnaisse tonalítico, Ewbank da Câmara......................................................................82 Fig. 6.4a Exposição e amostra do gnaisse tonalítico, Ponte Nova (Complexo Piedade).........................................83 Figs. 6.4b,c,d Imagens CL de zircões do gnaisse tonalítico, Ponte Nova....................................................................84 Fig. 6.4e Concórdia Wetherill do gnaisse tonalítico, Ponte Nova....................................................................................84 Fig. 6.5a Amostra do metagranodiorito, São Tiago (Batólito Ritápolis)........................................................................85 Fig. 6.5b Imagens CL dos zircões do metagranodiorito, São Tiago.............................................................................85 Fig 6.5c Concórdia Wetherill do metagranito, São Tiago..................................................................................................86 Fig. 6.6a,b Zircões do granulito enderbítico, Juiz de Fora (Segmento alóctone).........................................................87 Fig. 6.6c Concórdia Wetherill do granulito enderbítico, Juiz de Fora.............................................................................87 Figs. 6.7a,b Exposições e local de amostragem do gnaisse tonalítico, Lima Duarte (Segmento alóctone)...........88 Figs. 6.7c,d Iamgens CL de zircões do gnaisse tonalítico, Lima Duarte......................................................................88 Fig. 6.7e Concórdia Wetherill do gnaisse tonalítico, Lima Duarte.................................................................................89 Figs. 6.8a,b Exposições e local amostrado do ortognaisse tonalítico, Barbacena (Embasamento do CSF)........90 Fig. 6.8c Amostra do ortognaisse tonalítico, Barbacena..................................................................................................90 Figs. 6.8d,e Imagens CL de zircões do ortognaisse tonalítico, Barbacena..................................................................90 Fig. 6.8f Concórdia Wetherill do ortognaisse tonalítico, Barbacena.............................................................................91 Fig. 7.1a Esboço Tectono-geológico do CBO e de seu embasamento arqueano (Reproduzido de Silva et al., 2005d).............................................................................................................................................................94 Fig. 7.1b Pefil Tectono-geológico do Ramo Costeiro do CBO e de seu embasamento arqueano, assinalando também a potencialidade metalognética das principais unidades tectônicas regionais (Reproduzido de Silva et al., 2005d)...................................................................................................................................95 Fig. 7.1c Pefil Tectono-geológico do Ramo Intracontinental do CBO e de seu embasamento arqueano, assinalando também a potencialidade metalognética das principais unidades tectônicas regionais (Reproduzido de Silva et al., 2005d))...................................................................................................................................95 Fig. 7.1d Escala de tempo U-Pb para os eventos tectono-magmáticos no CBO e em seu embasamento arqueano na margem oriental CSF.......................................................................................................................................95 Fig. 7.2a Forma de exposição típica dos gnaisses granulíticos na orla marítima de Salvador......................................96 Figs. 7.2b,c,d,e Imagens CL e BSE de zircões do granulito enderbítico, Salvador....................................................96 Fig. 7.2.f Concórdia Wetherill do granulito enderbítico, Salvador...................................................................................97 Fig. 7.3a Vista geral da exposição dos granulitos charnockíticos nos arredores de Ilhéus.....................................98 Fig. 7.3b Vista local dos granulitos charnockíticos, Praia Morro Pernambuco, Ilhéus................................................99 Fig. 7.3c Afloramento amostrado do granulito charnockítico, Praia Morro Pernambuco, Ilhéus..............................99 Figs. 7.3 d,e Imagens CL de zircões do granulito charnockítico, Praia Morro Pernambuco, Ilhéus........................99 Fig. 7.3f Concórdia Wetherill do granulito charnockítico, Praia Morro Pernambuco, Ilhéus......................................99 Fig. 7.4a Imagem CL de zircão do enderbito granulítico do Ramo Costeiro do CBO, Fazenda Terra Nova......100 Fig. 7.4b Imagens CL de zircões do enderbito granulítico do Ramo Costeiro do CBO, Fazenda Terra Nova...100 Fig. 7.4c Concórdia Wetherill do enderbito granulítico do Ramo Costeiro do CBO, Fazenda Terra Nova...........100 Figs. 7.5a,b Imagens CL de zircões do granulito enderbítico do Ramo Costeiro do CBO, Fazenda Tupinambá..............................................................................................................................................................................101 X
  13. 13. Fig. 7.5c Concórdia Wetherill do granulito enderbítico do Ramo Costeiro do CBO, Fazenda Tupinambá...........101 Fig. 7.6a Imagens CL de zircões do granulito charnockítico do Ramo Costeiro do CBO, Conde.........................102 Fig. 7.6b Concórdia Wetherill do granulito charnockítico do Ramo Costeiro do CBO, Conde................................102 Figs. 7.7a,b,c Imagens CL de zircões do gnaisse tonalítico do Ramo Costeiro do CBO, Eunápolis....................103 Fig. 7.7d Concórdia Wetherill do gnaisse tonalítico do Ramo Costeiro do CBO, Eunápolis....................................103 Figs. 7.8a,b,c,d,e Imagens CL e BSE de zircões do granulito mangerítico pré-orogênico, Ramo Intracontinental do CBO, Riacho da Onça..........................................................................................................................104 Fig. 7.8.f Concórdia Wetherill do granulito mangerítico pré-orogênico, Ramo Intracontinental do CBO, Riacho da Onça.......................................................................................................................................................................105 Fig. 7.9a Afloramento amostrado do granulito charnockíticointrudito em metagabro, Cais (Bloco Itabuna-Curaçá)..........................................................................................................................................................105 Fig. 7.9b Detalhe do afloramento amostrado do granulito charnockítico, Cais (Bloco Itabuna-Curaçá)...............105 Figs. 7.9c,d,e Imagens CL e BSE de zircões do granulito charnockítico, Cais (Bloco Itabuna-Curaçá)...............106 Fig. 7.9f Concórdia Wetherill do granulito charnockítico, Cais (Bloco Itabuna-Curaçá)..........................................107 Fig. 7.10a Afloramento amostrado do granulito enderbítico, Represa de São José do Jacuípe (Bloco Itabuna-Curaçá).........................................................................................................................................................107 Figs. 7.10b,c,d,e,f,g Imagens CL e BSE de zircões do granulito enderbítico, Represa de São José do Jacuípe (Bloco Itabuna-Curaçá).....................................................................................................................................108 Fig. 7.10h Concórdia Wetherill expandida do granulito enderbítico, Represa de São José do Jacuípe (Bloco Itabuna-Curaçá).........................................................................................................................................................109 Fig. 7.10i Detalhe da concórdia Wetherill do granulito enderbítico, Represa de São José do Jacuípe (Bloco Itabuna-Curaçá).........................................................................................................................................................109 Fig. 7.11a Imagens CL de zircões do gnaisse granítico, Santa Maria da Boa Vista (Bloco Itabuna-Curaçá)......110 Fig. 7.11b Concórdia Wetherill expandida do granulito enderbítico, Represa de São José do Jacuípe (Bloco Itabuna-Curaçá)........................................................................................................................................................111 Fig. 7.11c Detalhe da concórdia Wetherill do granulito enderbítico, Represa de São José do Jacuípe (Bloco Itabuna-Curaçá)........................................................................................................................................................111 Fig. 7.12a Imagens CL de zircões do granulito charno-enderbítico, Coaraci (Bloco Itabuna-Curaçá)................112 Fig. 7.12b Concórdia Wetherill do granulito charno-enderbítico, Coaraci (Bloco Itabuna-Curaçá).......................112 Fig. 7.13a Afloramento amostrado do charnockito granulítico, Proximidades de Ipiaú (Bloco Itabuna-Curaçá).113 Figs. 7.13b,c imagens CL de zircões do charnockito granulítico, Proximidades de Ipiaú (Bloco Itabuna-Curaçá).........................................................................................................................................................113 Fig. 7.13d Concórdia Wetherill do charnockito granulítico, Proximidades de Ipiaú (Bloco Itabuna-Curaçá).......113 Fig. 7.14a Afloramento amostrado da mancha charnockítica (granulito charnockítico), Jitaúna Jacuípe (Bloco Jequié).........................................................................................................................................................................114 Figs. 7.14b,c Imagens CL de zircões da mancha charnockítica (granulito charnockítico), Jitaúna Jacuípe (Bloco Jequié)..........................................................................................................................................................................115 Fig. 7.14d Concórdia Wetherill da mancha charnockítica (granulito charnockítico), Jitaúna Jacuípe (Bloco Jequié)...........................................................................................................................................................................115 Figs. 7.15a,b Imagens CL de zircões do granodiorito gnáissico, Aporá (Bloco Serrinha)...................................115 Fig. 7.15c Concórdia Wetherill da mancha charnockítica (granulito charnockítico), Jitaúna Jacuíp15 (Bloco Jequié)........................................................................................................................................................................115 Fig. 8.1a Esboço tectono-geológico da Província Borborema (Modificado de Delgado et al. 2003)................117 Fig. 8.2a Imagens CL de zircões do granodiorito sincolisional (TTG?), Sumé/ Complexo Sumé (Domínio Alto Moxotó)..........................................................................................................................................................118 Fig. 8.2b Concórdia Wetherill do granodiorito sincolisional (TTG?).............................................................................119 Fig. 8.3a Imagens CL de zircões do granodiorito sincolisional, Saboeiro (Domínio Ceará Central)..................120 Fig. 8.3b Concórdia Wetherill do granodiorito sincolisional .........................................................................................120 Fig. 8.4a,b,c Imagens CL e BSE de zircões do metatonalito, Várzea Nova (Domínio Ceará Central)................121 Fig. 8.d Concórdia Wetherill do metatonalito...................................................................................................................121 Fig. 8.5a,b,c,d Zircões do ganodiorito gnaisse, Várzea Alegre (Domínio Jaguaribeano)......................................122 Fig. 8.5e Concórdia Wetherill do do ganodiorito gnaisse..............................................................................................122 Fig. 8.6a,b,c Imagens CL de Zircões do ortognaisse granodiorítico, Floresta / Complexo Belém do São Francisco (Domínio Pernambuco-Alagoas Ocidental) ..................................................................................................123 Fig. 8.6d Concórdia Wetherill do ortognaisse granodiorítico................................................................123 Fig. 8.7a,b Imagens CL e BSE de Zircões do tonalito gnáissico, Boa Viagem / Complexo Cruzeta (Bloco Tróia-Pedra Branca).............................................................................................................124 Fig. 8.7c Concórdia Wetherill do tonalito gnáissico.........................................................................124 Fig. 8.8a,b Afloramento amostrado do tonalito gnáissico, Granjeiro (Domínio Granjeiro CE)................125 Fig. 8.8c,d Zircões do tonalito gnáissico.........................................................................................125 Fig. 8.8e Concórdia Wetherill do tonalito gnáissico..........................................................................126 Fig. 9.1a Afloramento amostrado do metarenito, Lavras da Mangabeira (Domínio Granjeiro)................126 Fig. 9.1b,c Zircões do tonalito gnáissico.........................................................................................127 Fig. 9.1d Concórdia Wetherill expandida do metarenito......................................................................127 Fig. 9.1e Detalhe da Concórdia Wetherill do metarenito....................................................................127 XI
  14. 14. Luiz Carlos da Silva CAPÍTULO I GUIA DE PROCEDIMENTOS DO SERVIÇO GEOLÓGICO DO BRASIL PARA AMOSTRAGEM COM FINALIDADE GEOCRONOLÓGICA 1.Introdução 2. Como, quando, onde e quanto amostrar? Uma das práticas que podem fazer a diferença em um programa geocronológico com abrangência nacional é o estabelecimento de procedimentos padrões de coleta, armazenamento, organização de amostras e priorização das análises. Os cuidados na amostragem não se aplicam apenas à geocronologia, mas para qualquer finalidade em Geologia. Entretanto, em geocronologia, devido às repercussões imediatas dos resultados e os elevados custos, as precauções devem ser maiores. Objetivando uniformizar os procedimentos de amostragem e orientar na escolha dos métodos e técnicas geocronológicas mais adequadas à solução dos problemas identificados, apresentamos abaixo as orientações necessárias, muitas das quais de pleno conhecimento da maioria. Todos os esforços no planejamento da amostragem visam evitar a introdução de fatores passíveis de levantar dúvidas sobre a qualidade do dado analítico e postergar, as vezes por vários anos, a sua contextualização. A prática tem demonstrado que resultados discrepantes do contexto conhecido podem gerar diversas suspeitas sobre a consistência do dado, como as clássicas: “troca de amostras”, “contaminação”, “amostra não representativa”, “amostra mista”, “amostra alterada, “problemas laboratoriais e/ ou do analista”, etc. Assim, os procedimentos de amostragem devem merecer cuidados muito especiais e ser nacionalmente padronizados, permitindo eliminar um dos fatores mais usuais de questionamento dos resultados analíticos. Para tanto é necessária a obtenção de farta documentação fotográfica, incluindo fotografias amplas do afloramento (detalhes mesoestruturais), detalhe do local de coleta, do fragmento da amostra e fotomicrografias (detalhes estruturais, texturais e da homogeneidade composicional). À preparação das amostras não deve ser dedicada menos atenção. Apenas para se ter uma idéia dos cuidados com a preparação, alguns laboratórios, como o do Serviço Geológico do Canadá, embora aceite analisar amostras coletadas por terceiros, exige que a preparação seja feita exclusivamente em seu laboratório (O tópico preparação não será detalhado no presente texto). Além dos cuidados de localização de praxe, com determinação precisa do local (por GPS) de amostragem, os cuidados mais essenciais a serem exercidos na obtenção de idades radiométricas confiáveis são: i) Definição precisa das relações estruturais e estratigráficas em campo; ii) Estudo microscópio detalhado, acompanhado de análise química para a definição precisa do protólito; iii) Rochas bandadas (migmatitos), ortognaisses (especialmente TTGs) e plútons acamadados, merecem cuidados redobrados e que visem obter amostras petrográfica e estruturalmente homogêneas e que não incluam material de natureza mista. Especialmente na datação pelos métodos UPb e Pb Evaporação, em nenhuma hipótese a amostra deve representar afloramentos distintos, bandas distintas do mesmo afloramento, ou pontos muito distantes em extensas exposições tais como cortes de rodovias ou frentes de pedreiras. Tratar zircões de diferentes amostras como uma única população pode levar a erros graves na determinação e/ou na interpretação das idades: “concórdia de referência”. (ver Cap III, Item 5.4) Nesses casos, mesmo que as distintas porções amostradas sejam, por mera sorte, comagmáticas, as dúvidas levantadas a posteriori poderão resultar no descarte de um dado correto, principalmente se o resultado for muito discrepante do quadro cronológico da unidade. Um exemplo dos problemas de interpretação advindos da coleta de amostras mistas pode ser visto na Seção de Discussões da Revista Brasileira de Geociências 34(4): 583-601, em especial no Item: “Methodological Considerations”, p.598 (Silva et al., 2004a). Aquela seção contém discussões ilustrativas sobre diversos outros itens aqui abordados e por isso foi reproduzida ao final do Capítulo III, sendo daqui para a frente referida como Anexo I. Nunca é demais enfatizar que a geocronologia não deve se antecipar a outras ferramentas mais abrangentes. Durante a fase inicial da retomada dos trabalhos de mapeamento na década de 80 (PLGB), ocorreu o emprego massificado de análises de ETR, 1
  15. 15. Geocronologia aplicada ao mapeamento regional, com ênfase na técnica U-Pb SHRIMP e ilustrada com estudos de casos brasileiros dados das etiquetas e delas próprias, etc. na época uma novidade analítica, e que gerou expectativas (exageradas) de simplificar o reconhecimento de protólitos e de discriminação entre unidades cartográficas distintas. Essa prática, além de causar diversos problemas interpretativos e cartográficos, representou elevação considerável dos custos analíticos em alguns projetos, como exemplo típico do que em inglês se designa “the tail wagging the dog” (o rabo abanando o cachorro) ou, na expressão bem brasileira de “o carro na frente dos bois”. Portanto, são os mapas bem elaborados, com o apoio de diversas ferramentas, em especial a “velha” petrografia microscópica e estrutural, que devem pautar o planejamento das análises geocronológicas, e não o inverso. 3.1 Amostras para datação pelo método UPb i) Rochas magmáticas félsicas/intermediárias (metamorfizadas ou não), rochas sedimentares e metassedimentares clásticas: metarenitos, metagrauvacas, etc, coletar: · cerca de 10 kg por amostra; · preferencialmente na forma de 15 fragmentos do tamanho de um punho (cerca de 600 g cada); · duas amostras adicionais do tamanho de um punho, uma para a confecção da lâmina e do tablete e a outra para análise química. ii) Rochas magmáticas máficas (metamorfizadas ou não) · Coletar 50 kg ou mais. 3. Precauções gerais na coleta · As amostras devem ser absolutamente frescas (não intemperizadas), independente do método, inclusive para análises de zircão; · Gnaisses bandados do tipo TTGs, migmatitos, complexos plutônicos acamadados: amostrar cuidadosa e separadamente a(s) banda(s) alvo(s); nunca amostrar duas bandas contíguas (ver diversos exemplos no Capítulo III); · Granitóides e ortognaisses muito rico em fenocristais ou fenoclastos: amostrar preferencialmente a matriz, pois os minerais ricos em U e ETR ocorrem preferencialmente nos acessórios; nos casos de extrema abundância de fenocristais ou fenoclastos (> 60-80%), amostrar o dobro do volume normal (exs.: Figs. 4.3.1b, 4.4a, Cap III) ; · Para minimizar a contaminação durante a moagem, é recomendado reduzir o tamanho da amostra no próprio afloramento a fragmentos do tamanho de um punho. Acondicionar as amostras em sacos plásticos resistentes (Fig. 1). e esses, em caixas apropriadas para futuro transporte ao laboratório. São também necessários os cuidados de praxe para evitar a perda e mistura de amostras e destruição de 3.2 Amostras para datação pelo método SmNd i) para obter idades-modelo (rochas máficas, metamorfizadas ou não), idade de metamorfismo e de área-fonte de rochas (meta)sedimentares. · 2 ou 3 amostras do tamanho de um punho. ii) para idades isocrônicas · 6 amostras do tamanho de um punho, em domínios de distintas fácies, textura, granulação etc, que melhor possam resultar em dispersão das razões isotópicas e, assim, permitir a obtenção de idades isocrônicas. 3.3 Protólito bandado, cuidado redobrado Devido à importância da correta determinação do protólito e classificação precisa da amostra é importante ressaltar que, se a amostragem não for cuidadosa, os eventuais distintos episódios de Fig. 1.1 Ilustração de amostragem e acondicionamento das amostras 2
  16. 16. Luiz Carlos da Silva Como a associação envolve diversos componentes não necessariamente co-genéticos, o seu processo gerador deve ser compreendido e seus componentes fundamentais discriminados previamente à coleta, o que nem sempre á fácil, ou mesmo possível. Assim, a mostra-alvo só deve ser encaminhada para datação se puder ser previamente discriminada como: i) Gnaisse regional (paleo/mesossoma) pouco ou não afetado pelo processo; ii) Produto da fusão/injeção (leucossoma in situ, leucosssoma alóctone e granitóide anatético); iii) Restito da fusão; iv) Melanosoma. Por fim, destaque-se que o exercício de todos esses cuidados resulta em uma compensação que reside em que, se bem caracterizado, a determinação das idades da rocha encaixante regional (protólito), de sua(s) área(s)-fonte(s) e do pico metamórfico/ colisional (no caso de migmatização in situ), esse sistema polifásico fornece informações fundamentais sobre o entendimento da sua evolução estrutural e geotectônica. geração de zircões de uma mesma amostra não poderão ser reconhecidos co segurança e a interpretação dos resultados induzir a erros grosseiros. Esses cuidados são mais cruciais em gnaisses bandados, especialmente se policíclicos, nos quais a mistura de heranças isotópicas são particularmente comuns. Migmatitos, gnaisses bandados, associações TTG e plútons acamadados devem merecer atenção redobrada durante a amostragem. O mapeamento de diversos terrenos gnáissicos executados nas duas últimas décadas demonstrou que a principal carência de conhecimento não se relacionava apenas à escassez ou ausência de dados geocronológicos, mas especialmente à imprecisão na identificação petrográfica e classificação dos protólitos de ortognaisses bandados, em especial nos terrenos TTGs, ou em ortognaisses de alto grau em zonas de strain mais altos, onde o fino bandamento metamórfico é muitas vezes interpretado como herança sedimentar. Portanto, problemas conceituais e petrogenéticos devem ser resolvidos previamente em qualquer programa de amostragem para evitar o risco de não se saber o que foi coletado e menos ainda, o significado dos dados obtidos. Além disso, como infelizmente o executor das análises nem sempre participa da coleta, é necessário uma padronização das descrições e classificações petrográficas em escala nacional, particularmente de amostras metamórficas de médio e alto grau, para as quais deve haver uma nomenclatura dupla, nos moldes da adotada pelo Serviço Geológico do Reino Unido. Ou seja, além de uma designação descritiva dada pela sucessão de minerais essenciais e diagnósticos, rochas metamórficas devem também receber a designação do protólito (quando passível de determinação). Por exemplo, a nomenclatura padrão de uma rocha do tipo “sillimanita-granada-biotitaplagioclásio-quartzo gnaisse” deve ser seguida da designação genética (“metagrauvaca”). Além disto, por razões de padronização, deve ser evitado o emprego de termos exóticos e/ou carentes de precisão para os protólitos (e.g. kinzigito, khondalito). Quando o grau de metamorfismo e/ou recristalização não mais permitir a reconstituição do protólito sob microscópio, deve se evitar a designação genética. 3.3.2 Ortognaisses bandados, especialmente TTGs em zonas de alto strain As dificuldades e os conseqüentes cuidados durante a coleta de amostras petrográfica e estruturalmente homogêneas são também aplicáveis aos gnaisses bandados (não migmatíticos), especialmente TTG. Esses normalmente apresentam bandamento tonalítico-trondhjemítico, complicado por intercalações de gnaisses anfibolíticos (metamáficas tholeiíticas). Essa complexa estruturação torna-se mais intricada com a sobreposição de eventos metamórfico-deformacionais. Com essas peculiaridades, os gnaisses podem ser freqüentemente confundidos com diversos tipos de associações, especialmente com para- ou orto-migmatitos in situ, nos quais o componente leucocrático (trondhjemito) pode ser confundido com o leucossoma. Em domínios de strain baixo a moderado, alguns erros de classificação podem ser detectados pela simples observação de campo. Entretanto,em domínios de strain alto, devido à transposição das estruturas pretéritas, os limites entre as bandas composicionais originais e venulações tardias podem não mais ser reconhecíveis, dando origem a gnaisses de composição “homogênea”. Nos trabalhos executados previamente à amostragem em diversos terrenos, algumas dessas associações aqui discutidas tinham sido cartografas como: i) associação metavulcano-sedimentar do tipo greenstone belts; ii) paragnaisse grauvaqueano; iii) associção meetavulcano-sedimentar dacítica; iii) complexo gabroanortosítico acamadado. Orto- 3.3.1 Migmatitos I e S e seus produtos residuais eanatéticos Em primeiro lugar, lembremos que migmatito não é uma “rocha” mas uma associação de rochas. Quando os processos envolvidos na sua gênese e seus componentes fundamentais são petrograficamente bem caracterizados, constituem uma associação muito interessante do ponto de vista isotópico. Portanto, assim como não se espera que alguém tente cartografar a associação, mas seus componentes, também não se espera que alguém encaminhe uma amostra de migmatito para datação. 3
  17. 17. Geocronologia aplicada ao mapeamento regional, com ênfase na técnica U-Pb SHRIMP e ilustrada com estudos de casos brasileiros gnaisses charnockíticos granulitizados também podem ser confundidos com paragnaisses (Ver capítulo III, ítem 5.4e discussão na RBG 34(4): 593601, de dezembro de 2004). Nesse caso, foram necessários estudos petrográficos detalhados para a identificação segura dos protólitos, previamente à execução das análises. Em associações TGG s.s., a alternância de bandas tonalíticas (cinza) e trondhjemíticas (branca) pode ser uma feição primária, relacionada à cristalização de duas fases co-genéticas, e portanto, com o mesmo sistema isotópico. Assim, teoricamente, a amostragem conjunta de ambas bandas, mesmo em áreas de alto strain, não representaria uma amostra mista e poderia ser datada apropriadamente. Entretanto, muitas vezes a banda branca pode ser de leuco-granitóide anatético (leucossoma) associado ao pico metamórficoanatético de um evento superposto. Portanto, quando o objetivo da coleta for a datação da fase mais antiga, especialmente em áreas de difícil acesso ou com retorno incerto no decorrer do projeto, é aconselhável amostrar sempre a banda tonalítica, menos suscetível de ser erroneamente classificada em afloramento. 4
  18. 18. Luiz Carlos da Silva CAPÍTULO II PARA CADA PROBLEMA GEOLÓGICO, O MÉTODO E TÉCNICA MAIS ADEQUADOS ais geológicos passíveis de serem empregados em datações geocronológicas e o(s) métodos e técnicas correspondentes. Dentre esses, tataremos com algum detalhe os de maior ultilidade em cartografia geológica básica: i) ID-TIMS (Isotopic Dilution - Thermal Ionization Mass Spectrometre); nesse texto abreviadamente TIMS ou DI, de diluição isotópica); ii) SHRIMP (Sensitive High Resolution Ion Microprobe); iii) LA-ICP-MS (Laser Ablation - Inductively Coupled Plasma - Mass Spectrometre; nesse texto abreviadamente ICP-MS ou LA de laser ablation); iv) Pb-Pb evaporação eventualmente abreviado por PbPb); v) Sm-Nd 1 Introdução O presente capítulo apresenta uma breve introdução aos métodos e técnicas geocronológicas mais empregadas em cartografia geológica básica de terrenos pré-cambrianos. Seu objetivo é conduzir os especialistas em mapeamento regional à interpretação apropriada das datações radiométricas e sua contextualização. Aos interessados na abordagem histórica e abrangente de todos os métodos recomendamos a obra de Carneiro et al. (2005). As dificuldades na obtenção do número previsto de análises para a cartografia básica em ampla escala, e os conseqüentes elevados custos envolvidos, exigem rigoroso planejamento para maximizar os benefícios dessa importante ferramenta. O conhecimento das vantagens e limitações de cada método pelas equipes executoras é o primeiro passo para o sucesso do planejamento geocronológico em escala nacional. A tabela II.1 lista os mais importantes materi- 2. O método U-Pb O método U-Pb é a mais robusta ferramenta geocronológica. O zircão, pelas suas características isotópicas e ampla ocorrência na maioria das rochas ígneas, sedimentares e metamórficas, é o principal, Tabela II.1 Materiais passíveis de serem empregados em datações radiométricas pelos principais métodos/técnicas Método/sistemática Materiais passíveis de serem datados U-Pb ID-TIMS-TIMS Minerais de U ou Th, zircão, titanita, monazita, xenotima, rutilo, badeleíta, apatita, allanita, pirocloro Isótopos de U, Th, Pb, S, O, encontrados nos minerais: zircão, monazita, xenotima, rutilo, epidoto, U-Pb badeleíta (ZrO2), titanita, apatita, allanita, pirocloro, perovskita, coesita, outros minerais de U ou Th e SHRIMP sulfetos, Análises por laser ablation U-Pb: mesma amplitude de possibilidades do SHRIMP; análises Lu-Hf in U-Pb situ. Caso a entrada da amostra no plasma ocorra sob a forma de solução é possível a execução de LA-ICP-MS análises multi-elementares como determinação de elementos traços ao nível de ppb em material geológico ou em material rochoso, vidros, minerais, e inclusões fluidas e diversos líquidos. Zircão Pb-Pb Evaporação Re-Os Datação direta de sulfetos e óxidos (elementos siderófilos e calcófilos): pirita, calcopirita, platinóides, molibidenita (MoS2, rico em Re), sulfetos magmáticos de Cu e Ni, rochas máfico-ultramáficas, folhelhos negros. (Idades-modelos) Muscovita, biotita, flogopita, lepidolita, hornblenda, actinolita, allanita, feldspatos, glauconita K-Ar (sedimentos), rocha-total (vulcânicas), alguns vidros e laterizações (alunita, jarosita e criptomelano) argilas, adulária Mesmos materiais datados pelo método K-Ar Ar-Ar Rochas ígneas com fracionamento da razão Rb/Sr, esfeno e titanita (razão 87Sr /86Sr) inicial, micas, Rb-Sr feldspatos-K; apatita, Rochas carbonáticas (idades modelos Sr-Sr) Rocha-total com fracionamento das razões Sm/Nd (rochas máficas-ultramáficas, granitóides, Sm-Nd sedimentares e seus derivados metamórficos). Minerais com fracionamento das razões Sm/Nd: granada, piroxênio, titanita, plagioclásio, apatita, scheellita, cassiterita, fluorita 176 Lu-176Hf Mesmos minerais que o método Sm-Nd e zircão para a composição isotópica inicial do Hf 238 U Traço de fissão Zircão, apatita, titanita, granada, epidoto, vidro vulcânico Galena ou outros minerais de Pb, sulfetos, magnetita,feldspato-K, telurídios, carbonatos em Pb-Pb carbonatitos 5
  19. 19. Geocronologia aplicada ao mapeamento regional, com ênfase na técnica U-Pb SHRIMP e ilustrada com estudos de casos brasileiros pelo sistema U-Pb é o zircão (ZrSiO4), devido às seguintes propriedades: i) O mineral incorpora, na sua estrutura, U em substituição ao Zr, mas pouco ou nenhum 204Pbc (comum) durante a cristalização; ii) Tem ocorrência bem distribuída como acessório da maior parte das rochas ígneas, sedimentares e metamórficas; iii) Apresenta a propriedade de frequentemente preservar tanto sua integridade cristalina quanto a assinatura isotópica até cerca de 800 oC; mesmo sob condições de ultramilonitização, metamorfismo de alto grau, ou mesmo fusão parcial. A estrutura do zircão também acomoda 232Th, o qual produz um isótopo de Pb (208Pb) que não é utilizado na determinação de idades Outros minerais com altas razões iniciais U/ Pb, e baixo conteúdo de Pbc, usados em geocronologia são principalmente: titanita, monazita, xenotima, rutilo, badeleíta, allanita, pirocloro e perovskita (Tabela II.1 ) O princípio básico da representação do sistema baseia-se na curva de referência (Concórdia), a qual mostra, em diagrama de eixos coordenados, as variações de razões isotópicas em função do tempo. Resultados analíticos que plotam exatamente sobre a concórdia têm idades 206Pb/238U, 207Pb/235U e 207Pb/ e freqüentemente único, acesso à história mais remota da crosta terrestre. A alta temperatura de bloqueio (~800 oC) aliada à propriedade de preservar fechado o sistema isotópico U-Th-Pb por domínios, permite a discriminação entre eventos mais velhos e mais novos, desde que o mais novo tenha alcançado equilíbrio, mesmo sob estágios avançados de fusão parcial, ou de metamorfismo de alta P e T. Por isso, nos meios geocronológicos, o zircão recebe o mesmo atributo popular do diamante: “Zircão é para sempre”, como didaticamente ilustram as imagens das Figs. 2a e 2b, de zircões policíclicos arqueanos do Gnaisse Caraíba, BA e do Gnaisse Acasta (Canadá), respectivamente. O último, é marco da geocronologia internacional por representar a rocha (até o presente) mais antiga datada na Terra. 2.1 Entendendo melhor as análises U-Pb: Concórdia (discórdia) O Sistema U-Pb baseia-se no de decaimento isotópico, sob taxas diferentes, de dois isótopos-pai (235U e 238U) que geram dois isótopos-filhos (207Pb e 206 Pb, respectivamente). Trata-se de um sistema interdependente, bivariante. O mineral mais utilizado para datar rochas Figura 2a. Heterogeneidades geológicas ocorrem em todas as escalas. Mesmo diminutos cristais de zircão podem guardar evidências de diversas fases de crescimento sobrepostas em escala sub-micrométrica de vido à propriedade do mineral de manter o sistema isotópico fechado por domínios. Com o estudo de imagens em luz pancromática (CL) previamente à análise em equipamento SHRIMP, é possível identificar e excluir domínios heterogêneos (mistos) na determinação em separado das idades dos diversos eventos geológicos registrados em um único cristal. A imagem CL mostra um zircão de granulito charnockítico do Complexo Caraíba, BA com idade de cristalização de ~ 2715 Ma com recristalização em fácies granulito há ~ 2070 Ma (Cap III, Item 7.2). A estrutura “bow tie” (gravata borboleta) dada pelo estrangulamento da porção central mostra o início de um processo que se não tivesse sido interrompido originaria dois cristais globulares. A estrutura é característica de recristalização metamórfica na fácies granulito. Embora a idade de cristalização tenha sido datada em 2715 Ma, ambos domínios do cristal forneceram idades aparentes menores (~ 2515 Ma e 2620 Ma), o que indica abertura parcial do sistema isotópico durante o metamorfismo. Apesar dos domínios metamórficos de baixo U e alta luminescência serem evidentes, não foi possível obter a idade metamórfica devido à pequena espessura dos sobrecrescimentos (seta). Embora com diâmetro suficiente, o núcleo detrítico não foi datado. Em outros cristais da amostra foram obtidas idades de ate ~ 3300 Ma. Em zircões com a complexidade como a da mostra, datações por diluição isotópica ou Pb-Pb evaporação não permitem evitar a análise dos domínios mistos e geram idades destituídas de significado geológico. Imagem = CL; círculos: posição e diâmetro (aproximado) do “spot” analisado.Idades em milhões de anos; Erro cotado em 1ó. Figura 2b Mesmo no caso da rocha mais velha da Terra, o Gnaisse Acasta do Canadá, é possível com a técnica SHRIMP identificar cristais que preservam o registro da idade do magma precursor do gnaisse (~4030 Ma), apesar da rocha ter experimentado 4 eventos metamórficos arqueanos na fácies anfibolito ou granulito. Esse gnaisse é cerca de 600 m.a. mais velho que o tonalito gnáissico São José, a rocha mais antiga rocha já encontrada no Brasil. Imagem = CL; pequenos orifícios: “ pits” deixados pelas análises. Idades em milhões de anos; Erros cotado em 1ó.(Imagemcortesia de Richard Armstrong) 6
  20. 20. Luiz Carlos da Silva Pb iguais e podem representar um sistema isotópico fechado e, por essa razão, são chamadas de concordantes. Razões localizadas fora da curva são designadas de discordantes. Um distúrbio isotópico em uma amostra de idade uniforme gera um arranjo de resultados analíticos que definem uma linha reta (discórdia), cuja extrapolação (regressão) trunca a concórdia, nos casos mais simples, em dois pontos os quais correspondem aos interceptos superior e inferior, que assinalam as idades de geração e do distúrbio. Os resultados são calculados com precisão mediante cálculos estatísticos de regressão e ajuste linear que permitem estimar a declividade e a posição precisa dos interceptos na concórdia. O diagrama concórdia mais utilizado é o de Wetherill (1956) onde as razões filho/pai 207Pb/235U e 206 Pb/238U são plotadas nos eixos X e Y, respectivamente (Fig. 2.1a). Na técnica TIMS, resultados de amostras de qualquer idade podem ser calculados a partir das razões 207Pb/206Pb medidas. No SHRIMP, apenas nas amostras mais velhas que 1500 Ma, mais ricas em Pb radiogênico, as idades são calculadas pelas razões 207Pb/206Pb. Em amostras mais jovens do que 1500 Ma, as idades mais precisas são calculadas pelas razões 206Pb/238U. Nessas amostras, as idades também podem ser calculadas na concórdia de Tera & Wasserburg (1972), onde as razões 238U/206Pb são plotadas no eixo X, e as razões 207Pb/206Pb no eixo Y. Nessa concórdia, também designada de inversa (Fig. 2.1b), os resultados individuais que formam um agrupamento coerente, se dispõem segundo uma linha simples de mistura (com o Pb comum) e a idade é calculada pela intersecção da linha de mistura (discórdia) com o eixo X. Ou seja, é uma idade de intercepto inferior (eixo X das razões 238U/206Pb). Em rochas fanerozóicas sempre se aplica a concórdia TeráWasserburg. A idade também pode ser calculada a partir de uma combinação da composição isotópica do Pb (Idade 207Pb/206Pb) ou das razões Pb/U (“Idade Concórdia”). Essas últimas são mais precisas, podendo apresentar erros abaixo de 0,1% em datações por DI. O item III apresenta diversos exemplos práticos da utilização desses diagramas, seja por meio de cálculo de idades de interceptos, de idade de agrupamentos concordantes ou idades concórdias. 206 2.2 -MSWD e errócronas O parâmetro estatístico MSWD (Mean Squares of the Weighted Deviated) permite caracterizar a consistência analítica em qualquer sistemática que utilize tratamento de regressão isocrônica (Rb-Sr, Sm-Nd, UPb) e razões iniciais, como nos métodos Sm-Nd e RbSr. O MSWD é a soma dos quadrados da dispersão de cada ponto analítico, dividido pelo grau de liberdade (número de razões – 2). É uma medida do ajuste linear (dispersão) dos dados relativamente aos limites do erro analítico, e reflete o grau de probabilidade de um grupo de idades fazer ou não parte de uma única população. Para ter coerência geológica. Idealmente falando, o MSWD (= dispersão das idades medidas) deve ser menor ou igual ao valor do erro analítico. Entretanto, para se ter alto grau de confiabilidade sobre se os dados representam uma concórdia verdadeira e que as razões medidas fazem parte de uma única população geologicamente coerente, o valor de MSWD deve ser próximo a 1, mas, rotineiramente, se toleram valores de até 2.5. Discórdias/isócronas com MSWD superiores a 2.5 devem ser encaradas com cautela, porque o excesso de dispersão dos pontos analisados não pode ser atribuído unicamente ao erro analítico, passando a ser considerado indicativo de erro geológico. Significa que mais de uma população de idades podem fazer parte do mesmo grupo, isto é, o resultado pode representar uma mistura de idades e na maioria dos casos pode não ter significado geológico. Aos resultados isocrônicos de pouca acurácia geológica, aplica-se o termo “errócrona” (e.g. Brooks et al., 1972; Dickin, 1995). Entretanto, a distinção entre isócronas e errócronas com base nos valores do MSWD entre 1 e 2.5 não é simples, porque os erros analíticos assumi- 206 U 238 Pb/ 207 206 b on P omm To c 3500 3000 0.6 3500 Isotopic Disturbance “Wetherill” Concordia 2000 0.2 R ec t en Pb s lo 3000 0.2 s 2000 1500 207 Pb/ 235 20 30 40 50 238 U/ U 206 Pb 0.0 0 10 Isotopic disturbance 2500 0.0 0 Concordant Recent Pb loss 2500 0.4 4000 0.4 Concordante Pb 0.8 “Tera Wasserburg” Concordia on mm 0.6 4000 o To c Pb/ Pb 2.1b 1.0 60 2 4 Figura 2.1b Concórdia Tera-Wasserburg Figura 2.1a Concórdia Wetherill 7 6

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